电及安装成本较高, 或地面距离抽放地点较近时, 把瓦斯抽放泵安装到地面具有明显的经济和管理方面的优势.
某煤矿开采服务年限长，工作面到新材料井井口的距离较短, 且工作面需要抽放的瓦斯量较大，因此，建立地面永久瓦斯抽放系统较为合理.
根据矿井采掘工作面的具体位置及开拓布置, 确定将地面永久瓦斯抽放站布置在距离新材料井附近且地势平坦, 无地质灾害和洪水影响的地点. 要求瓦斯抽放泵站房50m范围内无主要建筑及民房, 在泵房周围20m设立围墙或栅栏, 并严禁明火.
根据某煤矿的井下开拓巷道和地表设施的具体情况,考虑了两种井下管道布置最长路线.
方案1:
21171工作面顺槽 ? 二一区专用回风下山 ? 东轨大巷 ? 材料立井 ? 抽放泵房 ? 放空管;
方案2:
21171工作面顺槽 ? 二一区轨道下山 ? 东轨大巷 ? 材料立井 ? 抽放泵房 ? 放空管;
如果把主管道延伸到21171工作面回风顺槽与二一区专用回风下山汇合处, 两个方案的井下主管道长度基本相同, 即1280m.
4.2.2 瓦斯抽放管管径计算及管材选择
瓦斯抽放管管径按下式计算：
D?0.1457Q/V ………………………………（3－5）
式中 D-----瓦斯抽放管内径，m；
Q-----抽放管内混合瓦斯流量，m3/min；
V-----抽放管内瓦斯平均流速，经济流速V＝5-15m/s, 取V=7 m/s. 约定：
? 采区、回风井及地面瓦斯抽放管为干管； ? 综采综放工作面瓦斯抽放管为支管1； ? (将来)综采工作面瓦斯抽放管为支管2.
根据各瓦斯抽放管内预计的瓦斯流量，按式（3－5）计算选择的瓦斯抽放管管径
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如表3－2示. 瓦斯抽放管选用无缝钢管. 表3－2 瓦斯抽放管管径计算选择结果
抽放管 类别 干管 支管1 支管2 纯瓦斯抽放量 （m3/min） 11.58 6.50 5.08 瓦斯浓度 （%） 30 30 30 混合瓦斯抽放量 （m3/min） 38.60 21.67 16.93 计算管内径 （m） 0.342 0.256 0.227 选择管径 （mm） Φ402310 Φ 27537 Φ 27537 备注：边掘边抽瓦斯管留做工作面高位瓦斯抽放管. 考虑将来有可能布置两个工作面, 故选支管1与支管2同径.
抽放管材均选择无缝钢管, 经过计算得出主管直径D = 0.342m, 支管1直径 D =
0.242m, 支管2直径 D = 0.242m. 故主管选择直径为Φ402mm的无缝钢管, 壁厚可选择9mm或10mm. 掘进及回采工作面支管可选择直径为Φ275mm的无缝钢管, 壁厚可选择7mm.
4.2.3 管网阻力计算
⑴. 摩擦阻力（Hm）计算
Hm?9.81?Q???L/(K?D)25 ………………… (3－6)
式中:
Hm — 管路摩擦阻力，Pa；
L — 负压段管路长度，m； Q — 抽放管内混合瓦斯流量，m3/h； γ — 混合瓦斯对空气的密度比； K — 与管径有关的系数； D — 抽放管内径，cm.
为了保证选用的瓦斯抽放泵能满足抽放系统最困难时期所需抽放负压，应根据矿井各生产时期瓦斯抽放系统中管路最长、流量最大、阻力最高的抽放管线来计算矿井抽放系统总阻力.
由于矿井的服务年限较长，且中后期开采的采区煤层瓦斯含量高，考虑到瓦斯抽放泵的有效使用年限仅为15年左右，故计算矿井生产时期的瓦斯抽放系统最大阻
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力. 根据矿井前期采掘接替安排，确定的瓦斯抽放系统最困难管线如下：
地面抽放泵站干管(长度为70m)?材料立井抽放干管(长度为580m)?采区抽放干管(长度为1280m)?工作面抽放支管(长度为1200m). 前期最困难抽放管线阻力计算结果如表3－3示.
表3－3 生产前期瓦斯抽放系统最困难管网阻力计算结果
抽放管 类 别 干管 支管 合计
Q （m/min） 3γ 0.866 0.866 L （m） 1930 1200 K 0.71 0.71 D （cm） 38.2 26.1 Hm （Pa） 1522.81 2004.14 3526.95 38.60 21.67 ⑵.局部阻力（Hj）计算
管路局部阻力损失按直管阻力损失的15%计算，则抽放管路系统的局部阻力损失为:
Hj =0.15 Hm = 0.15 x 3526.95 = 529.04 Pa.
(3). 总阻力（H）计算
H = Hm + Hj
= 3526.95 + 529.04 = 4055.99 Pa
4.2.4 瓦斯抽放管路与瓦斯抽放钻孔的连接
用弹簧软管或矿用PVC管将钻孔套管与钻场汇流管(也称混合器)相连, 汇流管
与钻场瓦斯管连接, 然后钻场瓦斯管与布置在巷道中的瓦斯抽放支管相连接. 瓦斯抽放主管均采用法兰盘螺栓紧固连接, 中间夹橡胶密封圈.
4.2.5 瓦斯抽放管路敷设
1). 瓦斯抽放管路敷设的一般要求
由于煤矿井下的环境条件比较恶劣, 巷道变形较大高低不平, 坡度大小不一, 空
气潮湿管路易生锈, 为此对煤矿井下瓦斯抽放管路的敷设有如下要求:
(1). 瓦斯抽放管路应采取防腐, 防锈蚀措施;
(2). 在倾斜巷道中, 应用卡子把瓦斯抽放管道固定在巷道支架上, 以免下滑; (3). 瓦斯抽放管路敷设要求平直, 尽量避免急弯;
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(4). 瓦斯抽放管路敷设时要考虑流水坡度, 要求坡度尽量一致, 避免由于高低
起伏引起的局部积水. 在低洼处需要安装放水器;
(5). 新敷设的管路要进行气密性试验.
地面敷设的管道除了满足井下管路的有关要求外, 还需要符合以下要求:
(1). 在冬季寒冷地区应采取防冻措施;
(2). 瓦斯抽放管路不宜沿车辆来往繁忙的主要交通干线敷设;
(3). 瓦斯抽放管路不允许与自来水管, 暖气管, 下水道管, 动力电缆, 照明电
缆和电话线缆等敷设于一个地沟内;
(4). 在空旷的地带敷设瓦斯抽放管路时, 应考虑未来的发展规划和建筑物的布
置情况;
(5). 瓦斯抽放主管路距建筑物的距离大于5m, 距动力电缆大于1m, 距水管和
排水沟大于5m, 距铁路大于4m, 距木电线杆大于2m;
(6). 瓦斯抽放管路与其他建筑物相交时, 其垂直距离大于0.15m, 与动力电缆,
照明电缆和电话线大于0.5m, 且距相交建筑物2m范围内, 管路不准有接头.
2). 管路安装
井下瓦斯抽放管路采用吊挂或打支撑墩沿巷道底板敷设.掘进工作面瓦斯抽放管路可采用巷道侧邦吊挂安全方式. 地面瓦斯管路安装采用沿地表架空敷设方式, 架空高度0.5m. 每隔5-6m设置一个支撑架(支撑墩), 必要时在支撑墩上设半圆形管卡固定管路, 以防滑落.
3). 管道防腐防锈
所有金属管道外表均要进行防锈处理,即在管道外表先涂刷两层樟丹, 在刷一层调和漆.
4.2.6 瓦斯抽放管道的附属装置
为了掌握各抽放地点的瓦斯涌出量, 瓦斯浓度的变化情况, 便于调节管路系统
内的负压和流量, 在管路上应安装阀门, 流量计和放水器等附件. 除此之外, 在瓦斯泵房和地面管路上还须安设有防爆, 防回火装置及放空管等.
1). 阀门
瓦斯抽放管路和钻场连接管上均应安装阀门, 主要用来调节和控制各抽放点的
抽放量, 抽放浓度和抽放负压等.
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2). 放水器
在抽放管路系统最低点安装人工或自动放水器, 及时放空抽放管路中的积水,
提高系统的抽放效率. 在排气端低凹处安装正压放水器.
为减少瓦斯抽放成本, 建议采用人工放水器(如图4-1, 图4-2). 也可以使用负压
自动放水器.
2 2 2 1 1 – 钢管; 2 – 闸阀DN25.
图4-1 人工负压放水器(也可以作正压放水器用)
图4-2 高负压人工放水器安装示意图
(a) 卧式, (b) 立式.
1 – 瓦斯管路; 2 – 放水器阀门; 3 – 空器入口阀门;
4 – 放水阀门; 5 – 放水器; 6- 法兰盘.
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